Wasserversorgung Flashcards
- Welche beiden grundsätzlichen Herkunftsarten für Wasser kennen Sie?
Oberflächenwasser
Grundwasser
- Welches Wasser der beiden Herkunftsarten ist für die industrielle Verwendung in der Life Science Industrie prinzipiell besser geeignet? Geben Sie Gründe dafür an.
Grundwasser ist für die industrielle Verwendung in der Life Science Industrie besser geeignet, da Keine Temperaturschwankungen Keine zusätzliche Klärung notwendig Konstante Wasserinhaltsstoffe Kolloidindex
- Welche Gruppen von Wasserinhaltsstoffen kennen Sie?
Gelöste anorganische Verbindungen Gelöste organische Verbindungen Kolloidal vorhandene Bestandteile Partikel Mikroorganismen Gase (v. a. CO2)
- Wie verhält sich die elektrische Leitfähigkeit zwischen Trinkwasser und hochreinem Wasser?
Trinkwasser besitzt im Gegensatz zu hochreinem Wasser eine Vielzahl an Ionen (Kationen, Anionen), welche die Leitfähigkeit erhöhen.
Leitfähigkeit Trinkwasser: 200-300 μS/ cm
Leitfähigkeit hochreines Wasser: 0,1μS/cm
- Warum ist die Unterscheidung der Wasserhärte in Carbonathärte und nicht Carbonathärte wichtig?
Wasserhärte wird bestimmt durch den Gehalt an gelösten Erdalkalien im Wasser. [mmol/l]
Die Unterscheidung in Wasserhärtetypen ist wichtig für die Auswahl des Konditionierungsverfahrens.
Carbonathärte (an Hydrogencarbonat gebunden) wirtschaftliche Entfernung durch Entcarbonisierung
Nicht Carbonathärte (gebunden an Chlorid, Sulfat, Nitart) Entfernung durch Ionenaustauscher
Kohlensäure steht im engen Zusammenhang mit der Wasserhärte, aggresiv ist die überschüssige Kohlensäure, die sogar Metalle angreifen kann.
- Was versteht man unter dem TOC-Wert?
TOC= Total Organic Carbon = die Gesamtmenge an sämtlichen verschiedenen organischen Wasserinhaltsstoffen im Trinkwasser an.
- Was verseht man unter Fouling und Biofouling?
Deckschichtbildung durch organische Wasserinhaltsstoffe allgemein. Fouling kommt vorwiegend auf Oberflächen von Wasseraufbereitungsanlagen (Rohrleitungen, Membrane) vor.
Biofouling: Ausbildung eines speziellen Biofilms hauptsächlich durch Mikroorganismen
- Erläutern Sie den Begriff des Kolloidindex.
Maß für die im Wasser vorhandenen Trübstoffe.
Kolloide: Teilchen im Bereich 10-8m bis 10-5 m
Organische Kolloide => Gefahr Biofilms Biofouling
Anorganische Kolloide => kommen häufiger vor als organische. Machen
Probleme durch erhöhter Leitfähigkeit
- Wann muss die mikrobiologische und analytische Reinheit von Wasser dokumentiert werden?
Nur bei Eigenwasser (z. B. Brunnenwasser) muss die mikrobiologische und analytische Reinheit dokumentiert werden. Notwendig ist der immer leicht schwankende Keimgehalt (Grenzwert: 100 KBE/ ml).
- Wo ist die Qualität von Trinkwasser in Deutschland festgelegt?
Die Trinkwasserqualität wird in der Trinkwasserverordnung festgelegt.
o In 100 ml Trinkwasser: Abwesenheit von E coli, Coliforme Keime,
Fäkalstreptokokken
- Nennen Sie Beispiele aus der Lebensmittelproduktion, bei denen produktspezifische Anforderungen an Wasser gestellt wird.
- Malz: Gerstenweichmacher mit niedriger Carbonhärte, arm an Kochsalz, kein Eisen, Mangan und Ammonium.
- Bier: Anforderungen an Gesamthärte des Brauwassers und an Relation aus Carbonhärte zu Sulfathärte (bestimmt pH- Wert des Systems).
- Obst- und Gemüsekonserven: Produktwasser frei von Eisen und Mangen sowie geringe Mengen an Natrium- und Hydrogencarbonat.
- Backwaren: geringe Eisen- und Manganwerte, weiches Wasser für verschiedene Brot- und Kekssorten.
- Fruchtsäfte
- Milchherstellung
- Welche Wasserqualitäten werden nach dem europäischen Arzneibuch unterschieden?
Gereinigtes Wasser (Aqua purificata, Purified Water, VE- Wasser)
Wasser für Injektionszwecke (WFI)
Highly Purified Water (HPW)
- Erläutern Sie den Unterschied zwischen WFI und HPW.
WFI und HPW besitzen die gleichen chemischen und mikrobiologischen Anforderungen, unterscheiden sich jedoch durch die Herstellungstechnologie.
WFI: Destillation
HPW: verschiedene Umkehrosmoseverfahren
- Nennen Sie mindestens 3 Wasserqualitäten nach USP.
Purified Water (PW) Sterile Purified Water Sterile Water for Injections Bacteriostatic Water for Injections Sterile Water for Inhalation
- Was versteht man unter Ultrafiltration?
Membranverfahren, bei der auf der Oberfläche der Membran alle Inhaltstoffe, die größer als die Membranporen sind, zurückgehalten werden (Siebeffekt). Einsatzgebiet: Entfernung von mikrobiologischen Verunreinigungen wie Keime und Pyrogene.
- Welche beiden Technologien werden in der Ultrafiltration als Membrantrennverfahren eingesetzt?
Dead- End- Betrieb: Wasser wird vollständig durch die Membran filtriert.
Cross- Flow- Betrieb: Überströmung der Membran während der
Filtration mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten: Scherkräfte verhindern die Ausbildung von Ablagerungen auf der Membranoberfläche.
- Beschreiben Sie die Enthärtung von Wasser im Ionenaustauscher-Verfahren.
Bei der Enthärtung wird ein stark saurer Kationenaustauscher in Natriumform eingesetzt, wobei alle im Wasser vorhandenen Härtebildner (Ca2+, Mg2+) gegen Natriumionen (Na+) auf dem Ionenaustauscherharz ausgetauscht werden. Die Regeneration erfolgt mittels Natriumchlorid.
Austauschertyp Funktionelle Gruppe Regeneration mit Verfahren
Kationenaustauscher, stark sauer H+ Salzsäure Schwefelsäure Entbasung
Kationenaustauscher, stark sauer Na+ Natriumchlorid (Kochsalz) Enthärtung
Kationenaustauscher, schwach sauer H+ Salzsäure Schwefelsäure Entcarbonisierung
Anionenaustauscher, stark basisch OH- Natronlauge Entsäuerung
- Beschreiben Sie die vollständige Wasserentsalzung mit dem Ionenaustauscher-Verfahren
Bei der vollständigen Entsalzung wird ein stark saurer Kationenaustauscher und ein stark basischer Anionenaustauscher eingesetzt. Alle im Wasser vorhandenen Kationen (z. B. Na+) und Anionen (z. B. CL-) werden mit H+ bzw. OH– Ionen beladenen Harzen ausgetauscht. Die Regeneration erfolgt mittels HCl und NaOH. Eingesetzt werden dabei Mischbettanlagen (beide Austauscher in einem Behälter) und Getrenntbettanlagen (Austauscher in getrennten Behältern).
o Reduktion der Leitfähigkeit
o Problem können sich durch Verkeimungsmöglichkeiten ergeben
- Beschreiben Sie das System der Osmose und der Umkehrosmose.
Osmose: Bei einem System mit zwei durch eine semipermeable Membran getrennten Flüssigkeiten unterschiedlicher Konzentrationen, kommt es zu einem Konzentrationsausgleich auf beiden Seiten der Membran. Die semipermeable Membran ist dabei nur für das Lösungsmittel (Wasser) durchlässig, jedoch nicht für die im Wasser gelösten Stoffe. Es kommt schließlich zu einer Verdünnung der konzentrierteren Lösung.
Umkehrosmose: Wird auf die konzentrierte Lösung ein größerer als der osmotische Druck ausgeübt, kehrt sich die Fließrichtung um. Aus der konzentrierteren Lösung wird folglich das Lösungsmittel weiter entfernt.
- Skizzieren Sie den prinzipiellen Aufbau einer Umkehrosmose-Anlage.
Aufzubereitendes Wasser wird mittels Hochdruckpumpe kontinuierlich durch die Membran gepumpt. Aufteilung des Mediums in Teilströme: in den Produktstrom (Permeat) und den Konzentratstrom, der fast die gesamte Salze des Zulaufwassers enthält. Der Konzentratstrom wird wieder dem Rohwasser zugeführt, um eine große Überströmung auf der Membran zu erhalten.
- Beschreiben Sie die prinzipielle Funktionsweise der elektrochemischen Deionisation.
Kombination aus Elektrodialyse und Ionenaustausch. Links vom Wasserstrom (Produkt) Anionenaustauschermembran rechts Kationentauschermembran (Ionenselektive Membran bewirken die bessere Ausschleusung einzelner Ionen aus dem System.
Die Verunreinigungen (Salze; positive und negative geladene Teilchen) bewegen sich entsprechend zur Anode (+) und Kathode (-)